Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • Representative Results
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

לאלקטרודות גמישות יש מגוון רחב של יישומים ברובוטיקה רכה ובאלקטרוניקה לבישה. הפרוטוקול הנוכחי מדגים אסטרטגיה חדשה לייצור אלקטרודות נמתחות מאוד ברזולוציה גבוהה באמצעות ערוצים מיקרופלואידים המוגדרים בליתוגרפיה, מה שסולל את הדרך לחיישני לחץ רך עתידיים בעלי ביצועים גבוהים.

Abstract

אלקטרודות גמישות ונמתחות הן רכיבים חיוניים במערכות חישה מלאכותיות רכות. למרות ההתקדמות האחרונה באלקטרוניקה גמישה, רוב האלקטרודות מוגבלות על ידי רזולוציית הדפוס או היכולת של הדפסת הזרקת דיו עם חומרים סופר-אלסטיים בעלי צמיגות גבוהה. במאמר זה, אנו מציגים אסטרטגיה פשוטה לייצור אלקטרודות מרוכבות נמתחות מבוססות מיקרו-ערוצים, אשר ניתן להשיג על ידי גירוד תרכובות פולימר מוליכות אלסטיות (ECPCs) לתעלות מיקרופלואידיות מובלטות ליתוגרפיות. ה-ECPCs הוכנו בשיטת אידוי ממסים נדיפים, המשיגה פיזור אחיד של ננו-צינוריות פחמן (CNT) במטריצה פולידימתילסילוקסאן (PDMS). בהשוואה לשיטות ייצור קונבנציונליות, הטכניקה המוצעת יכולה להקל על ייצור מהיר של אלקטרודות מוגדרות היטב הניתנות למתיחה עם תרחיף צמיגות גבוהה. מכיוון שהאלקטרודות בעבודה זו היו מורכבות מחומרים אלסטומריים לחלוטין, ניתן ליצור קשרי גומלין חזקים בין האלקטרודות מבוססות ECPCs לבין המצע מבוסס PDMS בממשקים של דפנות המיקרו-ערוצים, מה שמאפשר לאלקטרודות להפגין חוסן מכני תחת מתחים גבוהים. בנוסף, התגובה המכנית-חשמלית של האלקטרודות נחקרה גם היא באופן שיטתי. לבסוף, חיישן לחץ רך פותח על ידי שילוב של קצף סיליקון דיאלקטרי ושכבת אלקטרודות בין-ספרתיות (IDE), וזה הדגים פוטנציאל גדול לחיישני לחץ ביישומי חישה רובוטיים רכים.

Introduction

חיישני לחץ רך נחקרו באופן נרחב ביישומים כגון גריפרים רובוטיים פנאומטיים1, אלקטרוניקה לבישה2, מערכות ממשק אדם-מכונה3 וכו '. ביישומים כאלה, מערכת החישה דורשת גמישות ומתיחה כדי להבטיח מגע קונפורמי עם משטחים עקומים שרירותיים. לכן, הוא דורש את כל המרכיבים החיוניים, כולל המצע, אלמנט המתמר והאלקטרודה, כדי לספק פונקציונליות עקבית בתנאי עיוות קיצוניים4. יתר על כן, כדי לשמור על ביצועי חישה גבוהים, חיוני לשמור על השינויים באלקטרודות הרכות לרמה מינימלית כדי למנוע הפרעה באותות החישה החשמלית5.

כאחד מרכיבי הליבה בחיישני לחץ רך, אלקטרודות....

Protocol

1. סינתזה של slurry ECPCs

  1. פזרו את ה-CNT לממס טולואן ביחס משקל של 1:30 ודללו את בסיס ה-PDMS עם טולואן ביחס משקל של 1:1.
    הערה: כל הליך הניסוי, שמוצג באיור 1, צריך להתבצע במכסה אדים מאוורר היטב.
  2. ערבבו מגנטית את תרחיף ה-CNT/טולואן ואת תמיסת PDMS/טולואן בטמפרטורת החדר למשך שעה אח.......

Representative Results

בעקבות הפרוטוקול, ECPCs ניתן לעצב באמצעות ערוץ microfluidic, אשר מוביל להיווצרות של אלקטרודות מתיחה עם רזולוציה גבוהה. איורים 3A, B מראים תצלומים של אלקטרודות רכות עם עיצובי עקבות שונים ורזולוציות הדפסה שונות. איור 3C מראה את רוחב הקווים השונים של האלקטרודות.......

Discussion

בפרוטוקול זה, הדגמנו שיטת הדפסה חדשנית מבוססת תעלה מיקרופלואידית עבור אלקטרודות נמתחות. החומר המוליך של האלקטרודה, תרחיף ECPCs, יכול להיות מוכן בשיטת אידוי הממס, המאפשרת ל-CNT להיות מפוזרים היטב לתוך מטריצת PDMS, ובכך ליצור פולימר מוליך המציג יכולת מתיחה גבוהה כמו מצע PDMS.

בתהליך ה.......

Disclosures

למחברים אין מה לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין תחת מענק 62273304.

....

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
CameraOPLENIC DIGITAL CAMERA
Carbon nanotubes (CNTs)Nanjing Xianfeng Nano-technologyDiameter:10-20 nm,Length:10-30 μm
Hotplate StirrerThermo ScientificSuper-Nuova+Stirring and Heating Equipment
LCR meterKeysightE4980ALCapacitance Measurment Equipment
MicroscopeSDPTOP
MultimeterFlukeResistance measurment Equipment
OvenYamotoDX412CHeating equipment
Photo maskShenzhen Weina Electronic Technology
PhotoresistMicrochemSU-8 3050
Polydimethylsiloxane (PDMS)Dow CorningSylgard 184Silicone Elastomer
Silicone FoamSmooth onSoma Foama 25Two-component Platinum Silicone Flexible Foam
Silicone waferSuzhou Crystal Silicon Electronic & TechnologyDiameter:2inch
StirrerIKAColor SquidStirring Equipment
TolueneSinopharm Chemical ReagentSolvent for the Preparation of ECPCs
TriethoxysilaneMacklin

References

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

JoVE193

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved